เครดิตภาพ: ฮับเบิล
นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเรื่องบิ๊กแบงบอกว่าเป็นไปได้ว่าทฤษฎีสตริงอาจจะถูกทดสอบในวันหนึ่งผ่านการวัดสายัณห์ของบิกแบง
Richard Easther ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยเยลจะหารือเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการประชุมที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในวันพุธที่ 12 พฤษภาคมที่ชื่อ“ Beyond Einstein: จาก Big Bang ถึง Black Hole” เพื่อนร่วมงานของ Easther ได้แก่ Brian Greene of Columbia University, William Kinney แห่งมหาวิทยาลัยที่ Buffalo, SUNY, Hiranya Peiris จาก Princeton University และ Gary Shiu ของ University of Wisconsin
ทฤษฎีสตริงพยายามรวมฟิสิกส์ของแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่และอะตอม (ขนาดเล็ก) เข้าด้วยกัน ตอนนี้ถูกอธิบายโดยทฤษฎีสองทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและทฤษฎีควอนตัมซึ่งทั้งสองอย่างนี้มีแนวโน้มที่จะไม่สมบูรณ์
นักวิจารณ์ได้ดูถูกทฤษฎีสตริงว่าเป็น "ปรัชญา" ที่ไม่สามารถทดสอบได้ อย่างไรก็ตามผลลัพธ์ของ Easther และเพื่อนร่วมงานของเขาชี้ให้เห็นว่าหลักฐานเชิงสังเกตที่สนับสนุนทฤษฎีสตริงอาจพบได้ในการวัดพื้นหลัง Cosmic ไมโครเวฟ (CMB) ซึ่งเป็นแสงแรกที่เกิดขึ้นหลังจากบิกแบงอย่างระมัดระวัง
“ ในบิ๊กแบงเหตุการณ์ที่ทรงพลังที่สุดในประวัติศาสตร์ของจักรวาลเราเห็นพลังที่จำเป็นในการเปิดเผยสัญญาณลึกลับของทฤษฎีสตริง” Easther กล่าว
ทฤษฎีสตริงเผยให้เห็นตัวเองในระยะทางเล็ก ๆ และพลังงานสูง สเกลพลังค์มีขนาด 10-35 เมตรซึ่งเป็นระยะทางสั้นที่สุดตามทฤษฎีที่สามารถกำหนดได้ ในการเปรียบเทียบอะตอมไฮโดรเจนขนาดเล็กที่ยาวประมาณ 10-10 เมตรนั้นกว้างสิบล้านล้านล้านเท่า ในทำนองเดียวกันเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดสร้างพลังงานของ 1,015 อิเล็กตรอนโวลต์โดยการชนอนุภาคย่อยของอะตอม ระดับพลังงานนี้สามารถเปิดเผยฟิสิกส์ของทฤษฎีควอนตัม แต่ก็ยังต่ำกว่าพลังงานที่ต้องใช้ในการทดสอบทฤษฎีสตริง
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ากองกำลังพื้นฐานของจักรวาล - แรงโน้มถ่วง (กำหนดโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป), แม่เหล็กไฟฟ้า, "อ่อนแอ" กองกำลังกัมมันตภาพรังสีและกองกำลังนิวเคลียร์ "แข็งแกร่ง" (ทั้งหมดที่กำหนดโดยทฤษฎีควอนตัม) - รวมกันในแฟลชพลังงานสูงของบิ๊ก ปังเมื่อทุกเรื่องและพลังงานถูก จำกัด อยู่ในระดับย่อยอะตอม แม้ว่าบิกแบงนั้นเกิดขึ้นเมื่อเกือบ 14 พันล้านปีก่อน แต่สายพันธุ์ CMB ยังคงปกคลุมทั่วทั้งจักรวาลและมีบันทึกซากดึกดำบรรพ์ในช่วงเวลาแรก
Wilisson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ศึกษา CMB และตรวจจับความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างละเอียดภายในการแผ่รังสีสม่ำเสมอส่วนใหญ่ซึ่งส่องแสงที่อุณหภูมิเพียง 2.73 องศาเซลเซียสเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ความสม่ำเสมอเป็นหลักฐานของ "ภาวะเงินเฟ้อ" ช่วงเวลาที่การขยายตัวของเอกภพเร่งอย่างรวดเร็วประมาณ 10-33 วินาทีหลังจากบิ๊กแบง ในช่วงอัตราเงินเฟ้อจักรวาลขยายตัวจากระดับอะตอมเป็นระดับจักรวาลเพิ่มขนาดขึ้นกว่าหนึ่งแสนล้านล้านล้านเท่า สนามพลังงานที่ผลักดันเงินเฟ้อเช่นเดียวกับสนามควอนตัมทั้งหมดมีความผันผวน ความผันผวนเหล่านี้ซึ่งถูกล็อคไว้ในพื้นหลังไมโครเวฟในอวกาศเช่นคลื่นในบ่อแช่แข็งอาจมีหลักฐานสำหรับทฤษฎีสตริง
Easther และเพื่อนร่วมงานของเขาเปรียบเทียบการขยายตัวของเอกภพอย่างรวดเร็วซึ่งเกิดขึ้นหลังจากบิ๊กแบงเพื่อขยายภาพเพื่อแสดงพิกเซลของแต่ละบุคคล ในขณะที่ฟิสิกส์ในระดับพลังค์สร้าง "คลื่น" 10-35 เมตรข้ามด้วยการขยายตัวของเอกภพตอนนี้ความผันผวนอาจขยายครอบคลุมหลายปีแสง
Easther เน้นว่ามันเป็นช็อตที่ทฤษฎีสตริงอาจปล่อยให้เอฟเฟกต์ที่วัดได้บนพื้นหลังไมโครเวฟโดยการเปลี่ยนรูปแบบของจุดร้อนและเย็น อย่างไรก็ตามทฤษฎีสตริงนั้นยากที่จะทดสอบการทดลองว่ามีโอกาสใดที่คุ้มค่าที่จะลอง ผู้สืบทอดสู่ WMAP เช่น CMBPol และพันธกิจของยุโรปคือ Planck จะทำการวัด CMB ด้วยความแม่นยำอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน
การดัดแปลง CMB ที่เกิดจากทฤษฎีสตริงสามารถเบี่ยงเบนจากการทำนายมาตรฐานสำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิในพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิคได้มากถึง 1% อย่างไรก็ตามการหาค่าเบี่ยงเบนเล็ก ๆ จากทฤษฎีที่โดดเด่นไม่ได้เป็นแบบอย่าง ตัวอย่างเช่นวงโคจรของปรอทที่วัดได้แตกต่างจากกฎแรงโน้มถ่วงของไอแซกนิวตันประมาณเจ็ดสิบไมล์ต่อปี ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปกฎแรงโน้มถ่วงของ Albert Einstein สามารถอธิบายถึงความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากวาร์ปที่บอบบางในกาลอวกาศจากวงโคจรแรงโน้มถ่วงของดาวพุธ
อ้างถึง http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการประชุม“ Beyond Einstein”
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าวมหาวิทยาลัยเยล
